Docker 简单来说，就是使用 Linux 的 overlayfs，overlay file system 可以做到，将两个 file system merge 在一起，下层的文件系统只读，上层的文件系统可写。如果你读，找到上层就读上层的，否则的话就找到下层的给你读。然后写的话会写入到上层。这样，其实对于最终用户来说，可以认为只有一个 merge 之后的文件系统，用起来和普通文件系统没有什么区别。 有了这个功能，Docker 运行的时候，从最下层的文件系统开始，merge 两层，得到新的 fs 然后再 merge 上一层，然后再 merge 最上一层，最后得到最终的 directory，然后用 chroot 改变进程的 root 目录，启动 container。

4 个超实用的 Docker 镜像构建技巧 - 图1

了解了原理之后，可以发现，这种设计对于 Docker 来说非常合适：
  1. 如果 2 个 image 都是基于 Ubuntu，那么两个 Image 可以共用 Ubuntu 的 base image，只需要存储一份；
  2. 如果 pull 新的 image，某一层如果已经存在，那么这一层之前的内容其实就不需要 pull 了；
后面 build image 的技巧其实都是基于这两点。 另外稍微提一下，Docker image 其实就是一个 tar 包。一般来说通过 Dockerfile 用 docker built 命令来构建，但是其实也可以用其他工具构建，只要构建出来的 image 符合 Docker 的规范，就可以运行。比如，之前的博文 Build 一个最小的 Redis Docker Image 就是用 Nix 构建出来的。

技巧1：删除缓存

一般的包管理器，比如 apt，pip 等，下载包的时候，都会下载缓存，下次安装同一个包的时候不必从网络上下载，直接使用缓存即可。 但是在 Docker Image 中，是不需要这些缓存的。所以在 Dockerfile 中下载东西一般会使用这种命令： 
  1. RUN dnf install -y --setopt=tsflags=nodocs \
  2.     httpd vim && \
  3.     systemctl enable httpd && \
  4.     dnf clean all
在包安装好之后，去删除缓存。 一个常见的错误是，有人会这么写： 
  1. FROM fedora
  2. RUN dnf install -y mariadb
  3. RUN dnf install -y wordpress
  4. RUN dnf clean all
Dockerfile 里面的每一个 RUN 都会创建一层新的 layer，如上所说，这样其实是创建了 3 层 layer，前 2 层带来了缓存，第三层删除了缓存。如同 git 一样，在一个新的 commit 里面删除了之前的文件，其实文件还是在 git 历史中的，最终的 docker image 其实没有减少。 但是 Docker 有了一个新的功能，<font style="color:rgb(21, 166, 117);background-color:rgb(249, 242, 244);">docker build --squash</font>。squash 功能会在 Docker 完成构建之后，将所有的 layers 压缩成一个 layer，也就是说，最终构建出来的 Docker image 只有一层。所以，如上在多个 RUN 中写 clean 命令，其实也可以。不太喜欢这种方式，因为前文提到的，多个 image 共享 base image 以及加速 pull 的 feature 其实就用不到了。 一些常见的包管理器删除缓存的方法：
yum yum clean all
dnf dnf clean all
rvm rvm cleanup all
gem gem cleanup
cpan rm -rf ~/.cpan/{build,sources}/*
pip rm -rf ~/.cache/pip/*
apt-get apt-get clean
另外，上面这个命令其实还有一个缺点。因为在同一个 RUN 中写多行，不容易看出这个 dnf 到底安装了什么。而且，第一行和最后一行不一样，如果修改，diff 看到的会是两行内容，很不友好，容易出错。 可以写成这种形式，比较清晰。 
  1. RUN true \
  2.     && dnf install -y --setopt=tsflags=nodocs \
  3.         httpd vim \
  4.     && systemctl enable httpd \
  5.     && dnf clean all \
  6.     && true

技巧2：改动不频繁的内容往前放

通过前文介绍过的原理，可以知道，对于一个 Docker image 有 ABCD 四层，B 修改了，那么 BCD 会改变。 根据这个原理，在构建的时候可以将系统依赖往前写，因为像 apt，dnf 这些安装的东西，是很少修改的。然后写应用的库依赖，比如 <font style="color:rgb(21, 166, 117);background-color:rgb(249, 242, 244);">pip install</font>，最后 copy 应用。 比如下面这个 Dockerfile，就会在每次代码改变的时候都重新 Build 大部分 layers，即使只改了一个网页的标题。 
  1. FROM python:3.7-buster
  3. # copy source
  4. RUN mkdir -p /opt/app
  5. COPY myapp /opt/app/myapp/
  6. WORKDIR /opt/app
  8. # install dependencies nginx
  9. RUN apt-get update && apt-get install nginx
  10. RUN pip install -r requirements.txt
  11. RUN chown -R www-data:www-data /opt/app
  13. # start server
  14. EXPOSE 8020
  15. STOPSIGNAL SIGTERM
  16. CMD ["/opt/app/start-server.sh"]
可以改成，先安装 Nginx，再单独 copy requirements.txt，然后安装 pip 依赖，最后 copy 应用代码。 
  1. FROM python:3.7-buster
  3. # install dependencies nginx
  4. RUN apt-get update && apt-get install nginx
  5. COPY myapp/requirements.txt /opt/app/myapp/requirements.txt
  6. RUN pip install -r requirements.txt
  8. # copy source
  9. RUN mkdir -p /opt/app
  10. COPY myapp /opt/app/myapp/
  11. WORKDIR /opt/app
  13. RUN chown -R www-data:www-data /opt/app
  15. # start server
  16. EXPOSE 8020
  17. STOPSIGNAL SIGTERM
  18. CMD ["/opt/app/start-server.sh"]

技巧3：构建和运行 Image 分离

在编译应用的时候需要很多构建工具，比如 gcc，golang 等。但是在运行的时候不需要。在构建完成之后，去删除那些构建工具是很麻烦的。 可以这样：使用一个 Docker 作为 builder，安装所有的构建依赖，进行构建，构建完成后，重新选择一个 Base image，然后将构建的产物复制到新的 base image，这样，最终的 image 只含有运行需要的东西。 比如，这是安装一个 golang 应用 pup 的代码： 
  1. FROM golang as build
  2. ENV CGO_ENABLED 0
  3. RUN go install github.com/ericchiang/pup@latest
  5. FROM alpine:3.15.4 as run
  6. COPY --from=build /go/bin/pup /usr/local/bin/pup
使用 golang 这个 1G 多大的 image 来安装，安装完成之后将 binary 复制到 alpine，最终的产物只有 10M 左右。这种方法特别适合一些静态编译的编程语言，比如 golang 和 rust.

技巧4：检查构建产物

这是最有用的一个技巧了。 dive 是一个 TUI，命令行的交互式 App，它可以让你看到 docker 每一层里面都有什么。 dive ubuntu:latest 命令可以看到 ubuntu image 里面都有什么文件。内容会显示为两侧，左边显示每一层的信息，右边显示当前层（会包含之前的所有层）的文件内容，本层新添加的文件会用黄色来显示。通过 tab 键可以切换左右的操作。

4 个超实用的 Docker 镜像构建技巧 - 图2

一个非常有用的功能是，按下 ctrl + U 可以只显示当前层相比于前一层增加的内容，这样，就可以看到增加的文件是否是预期的了。 按 ctrl + Space 可以折叠起来所有的目录，然后交互式地打开他们查看，就像是 Docker 中的 ncdu。 参考资料：

引用链接

xbin.io: https://xbin.io/

Docker (容器) 的原理: https://www.kawabangga.com/posts/4224

overlayfs: https://www.kernel.org/doc/html/latest/filesystems/overlayfs.html

chroot: https://en.wikipedia.org/wiki/Chroot

其实就是一个 tar 包: https://www.kawabangga.com/posts/4224

image 符合 Docker 的规范: https://github.com/moby/moby/blob/master/image/spec/v1.md

Build 一个最小的 Redis Docker Image: https://www.kawabangga.com/posts/4411